Marqueurs de réceptivité et applications cliniques
L’évaluation de la réceptivité de l’endomètre a radicalement changé depuis l’établissement des critères de datation histologique des Noyes en 1950. Une fois la signification clinique des critères pathologiques remise en question, une compréhension plus détaillée des voies biochimiques influencées par les hormones stéroïdes au cours du cycle menstruel a conduit à de nouvelles cibles pour identifier la réceptivité de l’endomètre. Initialement, des molécules uniques ont été analysées. Avec l’avènement de la technologie des microréseaux et le séquençage de l’ARN de nouvelle génération massivement parallèle, de grandes quantités de molécules peuvent être analysées en même temps pour donner une image beaucoup plus complète de l’environnement endométrial.
Les cytokines sont impliquées dans de nombreux processus des cycles de l’ovaire et de l’endomètre et jouent un rôle essentiel dans l’implantation. Le facteur inhibiteur de la leucémie (LIF) est un membre de la famille de l’IL-6 et son expression a été démontrée dans l’épithélium endométrial humain au cours de la phase de sécrétion intermédiaire à tardive. Chez les femmes dont la fertilité a été prouvée, les biopsies de l’endomètre ont montré une augmentation de l’expression de l’ARNm du LIF entre le 18e et le 28e jour, avec un pic au 20e jour, et une augmentation correspondante de 2,2 fois la sécrétion de protéines du LIF entre la phase proliférative et la phase sécrétoire. IL-6, une autre cytokine exprimée dans l’endomètre montre un schéma temporel régulé tout au long du cycle menstruel avec les niveaux les plus élevés détectés pendant la phase lutéale. Les taux d’ARNm de l’IL-6 augmentent progressivement au cours de la phase de sécrétion intermédiaire à tardive et la protéine IL-6 est fortement exprimée dans les cellules épithéliales luminales et glandulaires au cours de la fenêtre d’implantation. La protéine est fortement prononcée. La protéine morphogène osseuse 2 (BMP2), membre de la superfamille TGF-β, est détectée pour la première fois dans le stroma entourant le site de fixation du blastocyste pendant la phase de sécrétion moyenne. BMP2 est considéré comme un régulateur critique de la décidualisation en raison de son rôle dans la régulation de la prolifération et de la différenciation, ainsi que de son expression pendant la période d’implantation.
Le liquide amniotique contient des concentrations très élevées (~ 5 µg/ ml) de prolactine (PRL), qui est produite par le decidua. Il a été déterminé que la production de PRL de l’endomètre commence vers le 22e jour du cycle et que les niveaux augmentent tout au long de la grossesse. De même, des niveaux élevés d’IGFBP-1 et de LEFTY2 sont produits par l’endomètre en phase sécrétoire en réponse à la progestérone et leur expression peut être récapitulée in vitro. Compte tenu de leur abondance et de leur production pendant le cycle menstruel, ces protéines servent de marqueurs potentiels de la réceptivité de l’endomètre, bien que l’utilité de la clinique ne soit pas encore claire.
Il a été démontré que les prostaglandines (PGs) jouent un rôle crucial pour une implantation embryonnaire réussie en raison de leurs propriétés vasoactives. La génération de PGs à partir de l’acide arachidonique lié à la membrane est obtenue par la phospholipase cytosolique A2 (cPLA2) et la cyclooxygénase (COX). Des études chez des souris femelles dépourvues d’enzymes CPLA2 ou COX-2 ont démontré le rôle vital du PGs dans l’implantation. L’expression PGE2 et PGF2A a été détectée dans l’endomètre humain à toutes les étapes du cycle menstruel, mais a été régulée à la baisse pendant la phase de sécrétion tardive.
Plusieurs intégrines ont été identifiées comme marqueurs possibles de la réceptivité utérine et ont subi des altérations de l’épithélium et des déciduas lors de l’implantation. La co-expression des hétérodimères α1β1, ανβ3 et α4β1 marque la période de réceptivité de l’endomètre en médiant l’attachement ferme entre l’embryon et l’endomètre. L’expression régulée des intégrines en phase sécrétoire suggère que les hormones stéroïdes jouent probablement un rôle dans leur présence; par exemple, l’expression du récepteur α1β1/laminine (VLA-1) sur l’épithélium de l’endomètre en phase sécrétoire suggère une régulation positive induite par la progestérone. L’attachement ferme médié par les intégrines génère également d’autres ligands associés aux intégrines. L’OPN, un ligand pour ανβ3, est une régulation positive significative dans les cellules épithéliales de l’endomètre et médie l’adhésion cellulaire et la migration lors de l’implantation de l’embryon. La calcitonine, un régulateur supérieur connu de l’ανβ3, est produite de manière transitoire dans les épithéliums utérins pendant la période d’implantation. Il régule à la baisse l’expression de l’E-cadhérine et favorise l’excroissance des trophoblastes dans l’utérus.
Une autre glycoprotéine endométriale critique, MUC1, est un facteur qui interfère avec l’adhésion cellulaire. MUC1 est probablement la première molécule utérine que le blastocyste rencontre pendant la phase d’apposition, où il est supposé repousser l’embryon jusqu’à ce que le moment et le lieu soient idéaux pour une fixation ferme. Ceci est confirmé par la régulation descendante locale apparente de MUC1 par la progestérone avant implantation dans l’endomètre réceptif des souris. L’expression réduite facilite les interactions embryo-épithéliales en démasquant les molécules d’adhésion cellulaire à la surface de l’endomètre. Lorsqu’il a été mesuré chez l’homme, MUC1 a montré une expression généralisée accrue pendant la période de périimplantation, contredisant quelque peu les études chez d’autres espèces.
Deux protéines liées au cytosquelette, la stathmine 1 et l’annexine A2, ont une régulation opposée dans l’endomètre réceptif par rapport à l’endomètre pré-réceptif. La stathmine 1 est une phosphoprotéine qui régule la dynamique des microtubules au cours de la progression du cycle cellulaire, en particulier au site d’implantation de l’embryon. Dans l’endomètre humain réceptif, la régulation négative de la stathmine 1 favorise la décidualisation. L’annexine A2, une molécule de surface apicale de l’endomètre humain réceptif, est impliquée dans la différenciation cellulaire, la régulation de la sécrétion de prolactine et la formation de prostaglandines. L’expression de l’annexine A2 est la plus élevée dans la phase de sécrétoire moyenne à tardive et diminue dans la phase pré-réceptive. Ce modèle d’expression, ainsi que les effets in vitro sur l’adhérence de l’embryon, suggèrent que l’annexine A2 joue un rôle dans l’implantation.
Le BCL6, un répresseur transcriptionnel muté dans certains lymphomes, est associé à une inflammation et des valeurs significativement élevées sont observées dans la phase sécrétoire des patients atteints d’endométriose et d’infertilité autrement inexpliquée. Les données suggèrent que la BCL6 est associée à une résistance à la progestérone, entraînant des défauts d’implantation et une augmentation des échecs de la FIV. Il est en cours de développement comme biomarqueur diagnostique de l’endométriose.
Les canaux ioniques et les jonctions lacunaires de l’endomètre ont récemment démontré un rôle dans la régulation de la réceptivité de l’endomètre et de l’implantation d’embryons. Le volume de liquide contenant des électrolytes dans la lumière utérine fluctue tout au long du cycle menstruel sous l’influence des hormones ovariennes et est considérablement réduit au milieu de la phase sécrétoire, encourageant l’apposition blastocyste-endométriale. Ceci suggère une absorption nette de liquide à travers l’endomètre pendant la phase réceptive. Le régulateur de conductance transmembranaire (CFTR) de la fibrose kystique médie l’efflux Cl, essentiel à la sécrétion de liquide épithélial. L’épithélium de l’endomètre est connu pour contenir du CFTR, jouant un rôle actif dans la sécrétion de Cl et de liquide de l’endomètre. La régulation négative du CFTR par la progestérone pendant la phase sécrétoire contribue à la diminution du volume de liquide, ce qui facilite l’implantation de l’embryon. Le canal sodique épithélial (ENaC) est également présent dans l’endomètre, établissant un gradient de sodium et fournissant une force motrice pour l’absorption d’eau. Le CFTR a un effet inhibiteur sur l’ENaC, de sorte que la régulation négative du CFTR pendant la phase sécrétoire améliore l’activité absorbante de l’épithélium endométrial. L’ENaC est régulé à la hausse par la progestérone, ce qui renforce les propriétés absorbantes de l’épithélium endométrial pendant la phase sécrétoire. D’autres canaux ioniques tels que K+ et Ca2+ et des transporteurs d’ions, SLC4 et SLC26, apparaissent comme des acteurs importants dans la régulation de certains processus d’implantation d’embryons. Les jonctions lacunaires de la Connexine 43 semblent également médier le transport de l’eau et des petites molécules (< rayon de Stokes de 1,2 nm) et la différenciation déciduale.
L’analyse par microréseaux du tissu endométrial permet d’évaluer des centaines à des milliers de molécules à la fois. Les analyses génomiques et protéomiques ont identifié différents niveaux de gènes et de protéines impliqués dans un large éventail d’activités pendant la décidualisation. Les marqueurs de réceptivité sont mesurés en milieu clinique pour éviter l’échec de l’implantation et, espérons-le, fournir un résultat plus favorable aux patients utilisant la TAR. Bien que certains des biomarqueurs mentionnés n’aient été découverts que récemment en tant qu’acteurs clés de l’endomètre réceptif humain, ces découvertes sont prometteuses pour mieux comprendre les interactions complexes tout au long de la phase sécrétoire et de la fenêtre d’implantation.
L’aspiration et l’évaluation des fluides utérins sécrétés, appelées sécrétomiques, qui examinent en grande partie les niveaux de protéines et de lipides, permettent une analyse à haut débit des sécrétions de l’endomètre pendant la phase sécrétoire sans avoir besoin de biopsies. Bien que notre compréhension de la technologie des microréseaux liée à l’infertilité évolue encore, les produits actuels et futurs sur le marché trouveront probablement une utilité clinique et seront discutés plus en détail plus loin dans le chapitre.